铍：历史，结构，性质，用途 - 化学 - 2025

的铍是属于组2或周期表的第IIA族的金属元素。它是该族中最轻的碱土金属，用符号Be表示。它的原子和阳离子也比同类物（Mg，Ca，Sr…）小。

由于其异常的电荷密度，这种金属通常不会孤立出现。约30的矿物已知含有它，其中有：绿柱石（3BeO·铝₂ ö ₃ ·6SiO ₂ ·2H ₂ O），bertrandite（4BeO.2SiO ₂ ·2H ₂ O），金绿宝石（比尔₂ O ₄）和方石英（Be ₂ Si ₄）。

金属铍块。资料来源：W. Oelen

绿宝石是宝石，是绿柱石的变体。但是，纯铍并不那么引人注目。它具有浅灰色光泽（顶部图像），并且以种子或锭剂的形式实现。

铍具有一组特征性的物理性质。它的密度低；高热导率和电导率，以及其热容量和散热；它不是磁性金属；并且还具有刚度和弹性的适当组合。

所有这些特性使铍成为一种具有多种用途的金属，从其在制造工具的铜合金中使用到在火箭，飞机，汽车，核反应堆，X射线设备，共振中的应用，不一而足。核磁等

铍有10种已知同位素，范围从⁵ Be到¹⁴ Be，其中⁹ Be是唯一稳定的同位素。同样，它是一种剧毒金属，尤其会影响呼吸系统，因此其使用受到限制。

发现的历史

铍由路易斯·尼古拉斯·沃格林（Louis-Nicolas Vauguelin）于1798年发现，它是矿物绿柱石的组成元素，以及铝和铍的硅酸盐。

后来，德国化学家弗雷德里克·沃勒（FredericWöhler）于1828年在钾坩埚中使钾与氯化铍反应，成功分离出铍。

同时独立地，法国化学家Antoine Bussy也实现了铍的分离。沃勒（Wöhler）是第一个提出将铍命名为金属的人。

由于某些盐的甜味，它于1957年获得现名，因为它以前被称为葡萄糖。但是，为了避免与其他甜味化合物以及称为葡萄糖的植物混淆，决定将其重命名为铍。

铍的结构

铍的晶体结构。资料来源：用户：Dornelf

铍是碱土金属中最轻的，其原子的体积应该是所有元素中最小的。铍原子通过金属键彼此相互作用，以使它们的``电子海''和原子核之间的排斥作用形成最终晶体的结构。

然后形成黑色铍晶体。这些晶体具有六边形结构（上图），其中每个Be原子都有6个侧邻，在上下平面中又有3个。

由于晶体是黑色的，因此可以想象将六边形结构的黑点替换为铍原子。这是金属可以采用的最紧凑的结构之一。而且有道理，Be的非常小的原子被“挤压”得如此之多，以避免它们之间的空隙或孔的数量最少。

电子配置

1 秒^{2 2}秒²

等于4个电子，其中2个价电子。如果将电子提升到2p轨道，将有两个sp杂化轨道。因此，铍化合物中可能存在线性几何结构X-Be-X；例如，分离的BeCl ₂分子Cl-Be-Cl。

物产

物理描述

有光泽，易碎，钢铁灰色固体。

熔点

1287℃。

沸点

2471°C。

密度

- 在室温下为1.848 g / cm ³。

- 熔点（液态）为1.69g / cm ³。

原子无线电

112下午

共价半径

晚上90点

原子量

5 cm ³ /摩尔

比热

在20°C下为1.824 J / g·mol

熔化热

12.21 kJ /摩尔

蒸发热

309 kJ /摩尔

电负性

鲍林标度为1.57。

标准电位

1.70伏

音速

12890 m / s。

热膨胀

在25°C下为11.3 µm / m·K。

导热系数

200 w / mK。

化学性质

铍涂有一层氧化铍（BeO），可在室温下在空气中保护铍。铍氧化发生在高于1000ºC的温度下，产生氧化铍和氮化铍作为产物。

它还能抵抗15 M硝酸的作用。但是，它溶于盐酸和碱，例如氢氧化钠。

应用领域

工具制作

铍与铜，镍和铝形成合金。特别地，含铜合金产生的工具具有很高的硬度和抵抗力，仅占合金重量的2％。

这些工具在敲击铁时不会产生火花，从而使它们可用于可燃气体含量高的环境中。

由于其密度低，重量轻，加上其刚性，使其可用于航天飞机，火箭，导弹和飞机。含铍的合金已用于汽车零件的制造。它也已用于生产弹簧。

由于铍合金具有很高的硬度，因此已被用于军用飞机的制动器中。

镜子制作

由于铍的尺寸稳定性和高度抛光的能力，铍已被用于生产镜子。这些镜子用于卫星和火力控制系统。此外，它们还用于太空望远镜。

在电离辐射中

铍是一种低密度元素，因此可以认为对X射线是透明的，此特性使其可以用于生成X射线的管窗的构造，工业应用和医学诊断。 。

另外，在放射性发射探测器的窗口中使用了铍。

在磁力产生设备中

铍的特性之一是它不是磁性元素。这使其可以用于构造用于磁共振成像设备的物品，在该物品中产生高强度的磁场，从而最大程度地减少干扰。

核反应堆

由于其高熔点，它已被应用于核反应堆和陶瓷中。铍被用作核反应的减速剂和中子的产生者：

⁹ Be + ⁴ He（α）=> ¹² C + n（中子）

据估计，用α粒子轰击的一百万个铍原子，最多可产生三千万个中子。正是这种核反应允许发现中子。

詹姆斯·查德威克（James Chadwick）用α（He）粒子轰击了铍原子。研究人员观察到亚原子粒子的释放，没有电荷，这导致了中子的发现。

金属保护贴

在可以被氧化的金属表面添加一定数量的铍，可以为它们提供一定的保护。例如，降低了镁的可燃性，并延长了银合金的光泽。

它在哪里？

在伟晶岩中发现了绿柱石，与云母，长石和石英有关。通过浮选技术，分离出绿柱石和长石的混合物。随后，将长石和绿柱石浓缩并用次氯酸钙处理。

通过用硫酸和磺酸钾处理，通过稀释，实现了绿柱石的浮选，将其与长石分离。

在770°C下用氟硅酸钠和苏打水处理绿柱石，形成氟代硫酸钠，氧化铝和二氧化硅。然后用氢氧化钠从氟铍酸钠溶液中沉淀出氢氧化铍。

氟化铍是由氢氧化铍与氟化氢氨反应生成四氟硼酸铵而形成的。将其加热形成氟化铍，然后用镁进行热处理，分离出铍。

风险性

铍作为溶液，干粉或烟雾形式的细碎金属，具有剧毒，可引起皮炎。但是，吸入会产生最大的毒性。

最初，铍会引起超敏反应或过敏，可能发展为铍病或慢性铍病（CBD）。这是一种严重的疾病，其特征是肺活量下降。

急性疾病很少见。在慢性疾病中，肉芽肿遍布全身，尤其是在肺部。慢性铍病会导致进行性呼吸困难，咳嗽和全身无力（乏力）。

急性铍病可能致命。在铍病中，呼吸功能逐渐丧失，因为呼吸道中的气流受阻，动脉血氧合减少。

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